Delbrückin sironta

Delbrück-sironta , Delbrück -sironta - fotonien sironta vahvan sähkömagneettisen kentän virtuaalisissa fotoneissa (esimerkiksi ytimen Coulombin kentässä ). Tämä on ensimmäinen kvanttielektrodynamiikan ennustetuista epälineaarisista vaikutuksista . Delbrück-sironta, toisin kuin Compton-sironta , ei muuta fotonin energiaa vertailukehyksessä, jossa kenttävektoripotentiaali sirontapisteessä on nolla. Delbrück-sironta voi tapahtua sekä fotonin spinin säilymisen että inversion yhteydessä.

Mekanismi

Virtuaalikentän fotoni (alhaalla vasemmalla) muodostaa elektroni-positroniparin [1] (neliön vasen ja alapuoli). Tapausfotoni siroaa yhden leptonin päälle , minkä jälkeen se tuhoutuu antihiukkasensa kanssa, jolloin syntyy virtuaalinen fotoni.

Sirontapoikkileikkaus

Matalaenergisten fotonien spinin säilyttävän sironnan poikkileikkaus [2] on: $\left(\hbar \omega \ll m_{e}c^{2}\oikea)$

d\sigma _{{++}}=d\sigma _{{--}}=1 004\cdot 10^{{-3}}(Z\alpha )^{4}r_{0}^{2} \cos ^{4}(\vartheta /2)d\Omega

ja sironnan poikkileikkaus spininversiolla:

d\sigma _{{+-}}=d\sigma _{{-+}}=3,81\cdot 10^{{-4}}(Z\alpha )^{4}r_{0}^{ 2} \sin ^{4}(\vartheta /2)d\Omega

missä on fotonin sirontakulma, on atomin varausnumero , on avaruuskulman elementti , on klassinen elektronin säde . $\vartheta$ $Z$ $d\Omega$ $r_{0}=e^{2}/4\pi \varepsilon _{0}m_{e}c^{2}$

Suurilla energioilla eteenpäinsironta poikkileikkaus on:

d\sigma {\big |}_{{\vartheta =0}}={\frac {49}{81\pi ^{2}}}(Z\alpha )^{4}r_{0}^{2 }\left({\frac {\hbar \omega }{m_{e}c^{2}}}\right)^{2}\left[\ln ^{2}{\frac {0{,}15 \hbar \omega }{m_{e}c^{2}}}+{\frac {\pi ^{2}}{4}}\right]d\Omega

jossa ensimmäinen termi hakasulkeissa vastaa sironnasta muuttamatta spiniä ja toinen on spinin inversio.

Delbrückin sironnan kokonaispoikkileikkaus on rajalla: $\hbar \omega \gg m_{e}c^{2}$

\sigma _{{\omega \to \infty }}={\frac {98Z^{4}\alpha ^{6}\hbar ^{2}}{81\pi m_{e}^{2}c^ {2}}}

Historia

Vuodesta 1932 vuoteen 1937 Max Delbrück työskenteli Berliinissä Lise Meitnerin assistenttina , joka teki yhteistyötä Otto Hahnin kanssa uraanin neutronisäteilyn parissa . Tänä aikana hän kirjoitti useita papereita, joista yksi, kirjoitettu vuonna 1933 , oli tärkeä panos Coulombin kentän gammasäteen sironnan teoriaan tämän kentän aiheuttaman tyhjiöpolarisaation vuoksi. Hänen päätelmänsä osoittautuivat soveltumattomiksi tässä nimenomaisessa tapauksessa, mutta 20 vuotta myöhemmin Hans Bethe vahvisti tällaisen ilmiön olemassaolon ja kutsui sitä "Delbrück-sironnaksi" [3] .

Vuonna 1953 Robert Wilson havaitsi 1,33 MeV :n gammasäteiden Delbrückin sironnan lyijyytimen sähkökentässä .

Vuonna 2012 osoitettiin ensimmäisen kerran, että Delbrückin sironta johtaa gammasäteiden positiiviseen taitekerrokseen (fotonienergialla 0,7–2 MeV) piissä . Uskotaan, että tämä löytö voi johtaa tehokkaan gammaoptiikan luomiseen [4] [5] .

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Einsteinin yhtälö auttoi luomaan ainetta valosta Arkistokopio 17.8.2021 Wayback Machinessa // 17.8.2021
↑ Delbrückin sironta // Physical Encyclopedia : [5 osassa] / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M .: Neuvostoliiton Encyclopedia (osa 1-2); Great Russian Encyclopedia (vols. 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Elämäkerralliset muistelmat: Volume 62, s. 66-117 "MAX LUDWIG HENNING DELBRÜCK 4. syyskuuta 1906 - 10. maaliskuuta 1981", WILLIAM HAYES http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=2201 kesäkuu 1, 2201&0 Wayback Machine
↑ Gammasädeoptiikka: käyttökelpoinen työkalu uudelle tieteellisen löydön alalle , Science Daily ( 4. toukokuuta 2012). Arkistoitu alkuperäisestä 25. toukokuuta 2012. Haettu 5.5.2012.
↑ D. Habs, M. M. Günther, M. Jentschel ja W. Urban. Piin taitekerroin γ-sädeenergioissa // Phys . Rev. Lett. . - 2012. - Vol. 108 . — P. 184802 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.108.184802 .

Kirjallisuus

Akhiezer AI, Berestetsky VB Quantum electrodynamics. - 4. - M. , 1981.
Berestetsky V. B., Lifshits V. M., Pitaevsky L. P. Quantum electrodynamics. - 2. - M. , 1980.
Jauch JM, Rohrlich P. Fotonien ja elektronien teoria. - 2. - NY.